Hướng dẫn cơ bản để vẽ các bộ phận hình trụ sâu bằng cú đấm

Thời gian đọc ước tính: 13 phút

Vẽ sâu đề cập đến một phương pháp gia công dập sử dụng khuôn để đục lỗ phẳng thành một phần rỗng mở hoặc để thay đổi thêm hình dạng và kích thước của phần rỗng mở. Quá trình vẽ sâu được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các lĩnh vực công nghiệp khác nhau như ô tô, máy kéo, dụng cụ, điện tử, hàng không vũ trụ và các nhu cầu thiết yếu hàng ngày. Nó là một trong những quy trình cơ bản của quá trình dập nguội. Nó không chỉ có thể xử lý các bộ phận quay mà còn có thể xử lý hình hộp. Các bộ phận và các bộ phận có thành mỏng khác có hình dạng phức tạp được thể hiện trên Hình 1-1 và Hình 1-2.

Các quá trình vẽ được phân chia theo hình dạng của trống: phương pháp tạo hình từ trống phẳng thành phần rỗng hở có đáy gọi là hình vẽ phẳng (thứ nhất); sự tạo hình từ phần rỗng có đường kính lớn đến phần rỗng có đường kính nhỏ Phương pháp này được gọi là mỗi lần vẽ sâu tiếp theo. Quá trình vẽ được phân chia theo sự thay đổi của chiều dày thành: quá trình vẽ trong đó chiều dày thành của chi tiết sau khi vẽ không thay đổi nhiều so với chiều dày của trống được gọi là bản vẽ mỏng không đổi; chiều dày thành của chi tiết sau khi vẽ bằng với chiều dày của phần trống. Quá trình vẽ mỏng hơn đáng kể được gọi là bản vẽ mỏng. Quá trình kéo không mỏng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất. Dự án này tập trung vào phân tích quy trình và thiết kế khuôn của nó.

Dự án này lấy thiết kế khuôn bản vẽ của phần hình trụ như trong Hình 1-3 làm vật vận chuyển, và đào tạo toàn diện cho người đọc cách xác định quy trình vẽ và khả năng sơ bộ để thiết kế khuôn bản vẽ.

Tên bộ phận: bộ phận hình trụ.

Lô sản xuất: lô vừa.

Chất liệu: thép 08F.

Độ dày: 1,0 mm.

Bản vẽ các bộ phận: như hình 1-3.

Đang vẽ quá trình biến dạng và đặc điểm

Hình 1-4 trình bày quy trình vẽ các chi tiết hình trụ. Một phôi phẳng hình tròn có đường kính D và chiều dày t được khoét sâu bằng khuôn vẽ để thu được một chi tiết đơn giản hình tròn có vách thẳng hở có đường kính trong là d và chiều cao là h, và h> (Dd) / 2.

Khuôn tròn phẳng dưới tác dụng của khuôn tạo ra phần rỗng hở có dạng chảy dẻo nào? Sự chuyển vật liệu của phôi phẳng trong quá trình vẽ sâu được thể hiện trong Hình 1-5. Nếu không sử dụng khuôn, chỉ cần loại bỏ phần bóng mờ hình tam giác trong hình 1-5, sau đó uốn phần còn lại của dải hẹp theo chu vi của đường kính d và hàn lại để được đường kính d và chiều cao h = ( Dd) / 2. Một chi tiết hình trụ hở có đường hàn ở ngoại vi và miệng lượn sóng. Điều này cho thấy rằng “vật liệu thừa” phải được loại bỏ khi phôi phẳng tròn trở thành một phần hình trụ. Tuy nhiên, phôi phẳng tròn không loại bỏ vật liệu thừa trong quá trình kéo sâu, và chiều cao của phôi thu được khi vẽ sâu lớn hơn h, và độ dày thành phôi tăng lên. Vì vậy, vật liệu trong phần bóng mờ hình tam giác chỉ có thể được coi là vật liệu thừa. Dưới tác động, dòng chảy và chuyển giao xảy ra.

Phân tích sự luân chuyển vật liệu trong quá trình vẽ sâu thông qua kiểm tra lưới có thể minh họa thêm dòng chảy của kim loại trong quá trình vẽ sâu, như trong Hình 1-6.

Trước khi vẽ sâu, hãy vẽ một lưới các đường tròn đồng tâm với khoảng cách bằng nhau và các đường hướng tâm chia đều trên mặt trống phẳng hình tròn. Sau vẽ sâu, bạn có thể thấy rằng các lưới ở các khu vực khác nhau đã thay đổi ở các mức độ khác nhau. Sau đây sẽ phân tích dòng chảy của kim loại trong quá trình vẽ thông qua các thay đổi của ô lưới.

• Lưới dưới cùng của phần hình trụ về cơ bản vẫn giữ nguyên hình dạng ban đầu, cho thấy kim loại ở dưới cùng của cú đấm không có dòng chảy rõ ràng.
• Các đường tròn đồng tâm có đường kính tiếp tuyến không bằng nhau được biến đổi thành các đường tròn song song có cùng chu vi trên thành hình trụ. Khoảng cách tăng, và càng gần phần trên của hình trụ càng tăng, a1> a2> a3>…> a, chứng tỏ kim loại hướng tâm Căng thẳng là biến dạng kéo, và dòng hướng tâm của kim loại càng gần vòng tròn bên ngoài càng lớn.
• Các đường thẳng đồng tâm chia đều theo phương hướng tâm được biến đổi thành các đường thẳng đứng song song trên thành hình trụ, các đường thẳng đứng cách đều nhau b. Nó cho thấy rằng biến dạng tiếp tuyến là biến dạng nén, và kim loại càng gần vòng tròn bên ngoài thì dòng tiếp tuyến càng lớn.
• Như trong Hình 1-6 (b), nếu bạn lấy một đơn vị từ lưới, nó sẽ là một lưới hình quạt trước khi vẽ sâu với diện tích là A1. Sau khi vẽ sâu, nó sẽ trở thành một lưới hình chữ nhật với diện tích là A2, tương đương với một khe hình nêm kéo lưới cung theo cùng một cách. Dưới tác dụng của ứng suất nén tiếp tuyến và ứng suất kéo hướng tâm, kim loại tạo ra biến dạng giãn dài hướng tâm và biến dạng nén tiếp tuyến tạo thành lưới hình chữ nhật.
• Theo phép đo, chiều dày đáy nhỏ hơn một chút (thường bị bỏ qua), và chiều dày của thành hình trụ tăng dần từ đáy đến miệng, như trong Hình 1-7, điều này cho thấy miệng của hình trụ có một mức độ biến dạng lớn và một lượng lớn kim loại truyền vào. Nhưng vì độ dày trung bình của phần được vẽ gần bằng độ dày của phần trống, nên việc bỏ qua sự thay đổi độ dày nhỏ có thể được tính gần đúng vì diện tích của đơn vị nhỏ không thay đổi trước và sau khi vẽ, nghĩa là A₁= A₂, chỉ ra rằng diện tích bề mặt của phôi và phôi trước và sau khi vẽ bằng nhau.

Ngoài ra, do mức độ biến dạng và độ cứng làm việc của phôi khác nhau, độ cứng của từng bộ phận của thành trụ dọc theo chiều cao cũng khác nhau, và độ cứng của miệng chi tiết cao hơn, như trong Hình 1. 7.

Tóm lại, có thể tóm tắt đặc điểm biến dạng trong quá trình vẽ sâu như sau.

• Vật liệu dưới cú đấm về cơ bản không bị biến dạng và trở thành đáy của hình trụ sau khi rút sâu. Biến dạng tập trung chủ yếu ở vùng mặt bích phẳng trên bề mặt khuôn (phần vòng Dd), là vùng biến dạng chính của biến dạng hình vẽ.
• Sự biến dạng của vùng biến dạng không đồng đều. Nó bị nén và rút ngắn theo hướng tiếp tuyến và kéo dài theo hướng xuyên tâm. Càng lên miệng, nó càng nén và căng ra. Độ dày của tấm ở miệng được tăng lên.

Căng thẳng và căng thẳng trong quá trình vẽ sâu

Bằng cách phân tích ứng suất và biến dạng của tấm trong quá trình quá trình vẽ, nó sẽ giúp giải quyết các vấn đề quy trình trong công việc vẽ và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Trong quá trình vẽ sâu, vật liệu có các trạng thái ứng suất và biến dạng khác nhau ở các bộ phận khác nhau. Các bộ phận hình trụ là bộ phận rút sâu đơn giản và điển hình nhất. Hình 1-8 cho thấy ứng suất và biến dạng của một bộ phận hình trụ trong một giai đoạn nhất định của bản vẽ đầu tiên với giá đỡ trống. Ý nghĩa của từng biểu tượng trong hình như sau.

σ₁, ε₁- ứng suất và biến dạng hướng tâm;

σ₂, ε₂- ứng suất và biến dạng theo chiều dày;

σ₃, ε₃—Căng thẳng và biến dạng theo hướng tiếp tuyến.

Theo các trạng thái ứng suất và biến dạng khác nhau, trống được vẽ có thể được chia thành 5 vùng: Vùng I là phần mặt bích, là vùng biến dạng chính của quá trình vẽ; Vùng II là góc của khuôn, là vùng chuyển tiếp; Ⅲ Đới là phần thành của hình trụ, có vai trò truyền lực; Vùng IV là phần tròn của cú đấm, cũng là vùng chuyển tiếp; Vùng V là đáy của hình trụ, có thể coi là vùng không có biến dạng dẻo.

Tại vị trí hơi trên góc của thành trụ và đáy, ứng suất kéo σ₁ tạo ra tương đối lớn vì diện tích mặt cắt để truyền lực vẽ nhỏ. Đồng thời, nơi này ít vật liệu cần chuyển hơn nên mức độ biến dạng của vật liệu rất nhỏ, độ cứng khi làm việc thấp hơn và độ bền của vật liệu cũng thấp hơn. So với các góc tròn của cú đấm, không có lực cản ma sát nào lớn hơn như các góc tròn của cú đấm. Do đó, trong quá trình vẽ sâu, sự mỏng đi nghiêm trọng nhất là ở các góc của thành trụ và đáy, trở thành phần yếu nhất của toàn bộ chi tiết. Phần này thường được gọi là “phần nguy hiểm”. Nếu căng thẳng σ₁ trên phần nguy hiểm vượt quá giới hạn chịu lực của vật liệu, phần bị kéo sẽ bị nứt ở đó. Ngay cả khi không có vết nứt, vật liệu trở nên quá mỏng tại chỗ do ứng suất quá mức, do đó phôi bị vụn do dung sai quá mức.

Từ phân tích trên, có thể thấy rằng các vấn đề chất lượng chính trong quá trình vẽ sâu là các vết nhăn ở khu vực mặt bích phẳng và các vết nứt ở “phần nguy hiểm”.

Các vấn đề trong quá trình vẽ sâu

Nếp nhăn

Trong quá trình vẽ sâu, do ứng suất nén tiếp tuyến σ₃ của vật liệu làm mặt bích, khi ứng suất nén này đạt đến một mức nhất định, hướng tiếp tuyến của vật liệu tấm sẽ bị cong do mất ổn định, điều này tạo ra sóng theo hướng tiếp tuyến xung quanh mặt bích. Sự uốn cong liên tục của hình dạng được gọi là sự uốn nếp, như trong Hình 1-9 (a). Khi chi tiết được rút ra bị nhăn, vật liệu trong vùng biến dạng mặt bích của bật lửa vẫn có thể bị kéo vào khuôn, nhưng nó sẽ gây ra gợn sóng ở miệng phôi, như thể hiện trong Hình 1-9 (b), mà sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của phôi. Khi nhăn nghiêm trọng, chi tiết đã kéo sẽ bị hỏng vì vật liệu mặt bích sau khi làm nhăn không thể lọt qua khe giữa khuôn lồi và khuôn lõm, như trong Hình 1-9 (c). Nếp nhăn là một trong những nguyên nhân chính gây lãng phí khi vẽ sâu.

Các nếp nhăn trong quá trình vẽ có liên quan đến kích thước của σ₃, và cả độ dày tương đối của t / D trống, và σ₃ có liên quan đến mức độ biến dạng của hình vẽ. Khi mức độ biến dạng của mỗi hình vẽ lớn và t / D chiều dày tương đối của mẫu trống nhỏ thì nó sẽ bị nhăn. Biện pháp hiệu quả nhất để chống nhăn (và được sử dụng phổ biến nhất trong sản xuất) là sử dụng vòng gấp nếp. Giảm mức độ biến dạng bản vẽ và tăng độ dày của trống cũng có thể làm giảm xu hướng nhăn.

NSnâng lên

Nhăn không có nghĩa là độ biến dạng của tấm vật liệu đã đạt đến giới hạn vì mức độ biến dạng vẫn có thể được cải thiện sau các biện pháp như ép vòng mép. Khi mức độ biến dạng tăng lên thì lực biến dạng cũng tăng theo. Khi lực biến dạng lớn hơn khả năng chịu tải của phần nguy hiểm, phần được vẽ sẽ bị gãy, như hình 1-10. Do đó, khả năng chịu tải của mặt cắt nguy hiểm là chìa khóa để xác định việc vẽ sâu có thể tiến hành thuận lợi hay không.

Phần nguy hiểm có bị phá vỡ trong vẽ sâu phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu, mức độ biến dạng, bán kính phi lê của khuôn và điều kiện bôi trơn. Trong thực tế sản xuất, các vật liệu có chỉ số độ cứng lớn và tỷ lệ năng suất nhỏ thường được sử dụng để kéo sâu và các biện pháp như tăng thích hợp bán kính phi lê lồi và lõm của bản vẽ, tăng số lần kéo và cải thiện bôi trơn để tránh sự xuất hiện của các vết nứt.

Làm cứng

Quá trình vẽ là một quá trình trong đó trống trải qua biến dạng dẻo, phải đi kèm với quá trình gia công cứng. Do đó, so với phôi trắng, độ cứng và độ bền của phôi thu được sau khi vẽ đã tăng lên, và độ dẻo và độ dai giảm xuống. Qua kiểm tra lưới có thể thấy rằng biến dạng của trống ở từng vùng trong quá trình vẽ là không đồng đều, từ vùng biến dạng nhỏ ở đáy đến vùng biến dạng chính của mặt bích của miệng trụ, do đó tính chất của vật liệu biến dạng sau khi vẽ cũng không đồng đều. Sự phân bố độ cứng của chi tiết được kéo tăng dần từ đáy đến miệng, như thể hiện trong Hình 1-7, và một đoạn nguy hiểm có độ cứng gia công không đủ nhiều nhất xuất hiện gần góc tròn của đột. Điều này hoàn toàn ngược lại với các yêu cầu của quy trình. Theo quan điểm quá trình, để tránh nứt trong quá trình đột lỗ, độ cứng của đáy của phần bản vẽ phải lớn và độ cứng của miệng phải nhỏ.

Do sự gia công cứng của các bộ phận được kéo sâu, độ bền và độ cứng của nó cao hơn so với vật liệu trống, điều này có lợi để cải thiện tuổi thọ của các bộ phận được kéo sâu. Tuy nhiên, khi thiết kế bản vẽ nhiều lần, độ dẻo của phần đã vẽ bị giảm và phôi bán thành phẩm khó bị biến dạng khi được vẽ thêm. Do đó, mức độ biến dạng của từng thời điểm cần được lựa chọn một cách chính xác, và liệu phần bán thành phẩm có cần được ủ để phục hồi độ dẻo của nó hay không. Đặc biệt đối với một số kim loại có khả năng hóa cứng mạnh (inox, thép chịu nhiệt,…) thì bạn càng phải chú ý. Ví dụ, thép không gỉ 1Cr18Ni9Ti rất nhạy cảm với quá trình gia công nguội cứng trong biến dạng dẻo. Một mức độ biến dạng nhỏ sẽ gây ra độ cứng và độ bền của nó. Sự gia tăng là điều hiển nhiên, vì vậy thường không thể chọn loại trống này cho nhiều bản vẽ sâu.

Lugs

Khi phần hình trụ được rút ra, sự không đồng đều thường xuyên ở đầu miệng của phần được rút ra được gọi là vấu. Lý do cho các vấu là tính dị hướng của tấm. Ở hướng mà hệ số định hướng độ dày tấm thấp, tấm trở nên dày hơn và chiều cao thành thùng thấp hơn; theo hướng mà hệ số định hướng chiều dày tấm cao, chiều dày tấm thay đổi ít, và chiều cao thành thùng cao hơn. Trong quá trình vẽ sâu, hệ số định hướng mặt phẳng tấm Δr càng lớn thì hiện tượng lồi lõm càng nghiêm trọng.